王趁义， 董 磊， 张雪怡， 赵羽寒， 黄兆玮
(浙江万里学院 生物与环境学院， 宁波 315100)
脲酶抑制剂能延缓土壤中尿素的水解，减少氨的挥发损失[9-10]。选择合适的脲酶抑制剂一直是解决国内外氮肥利用率低下、提高农作物产量和品质的重要途径之一[1-2]。在世界肥料市场上的3大类脲酶抑制剂，即金属盐类、有机物小分子类和植物提取物类，由于毒性大、易失活、药效短、有残留等问题，不易为农民接受[3,10]，均难以得到推广应用。
目前，具有良好的抑酶、抗病毒、杀菌、抗肿瘤等多种生物活性的Schiff碱配合物受到了广泛关注[1,3]，此类抑制剂被Chen等[1,10-11]命名为第四类脲酶抑制剂(简写为4thUI)。但针对4thUI的研究，学者们大多偏向对脲酶活性中心结构和性质的小分子模拟、催化性质和结构表征等方面[1,4]，而在植物营养、农用化学品与土壤环境等领域中的应用研究极少[2-3]。采用尿素缓释技术，既是抑制肥料“爆裂效应”、缓慢输送植物营养、提高作物的产量、品质和氮素利用率的重要方法[1-2]，又是防治土壤水土流失和养分流失最常见的方法[12]。脲酶抑制剂型缓释肥料被誉为21世纪肥料工业的重要发展方向[13]，然而脲酶抑制剂掺入尿素的不同方式对植物生长及其品质指标的影响仍未明晰。本文以4thUI、尿素、结球白菜等为受试对象，利用脲酶抑制剂的调控技术，通过盆栽试验，研究4thUI掺入尿素的3种不同方式对结球白菜生长、产量及其品质指标的影响，以期为4thUI型缓释尿素在生产中的合理施用提供科学依据。
1.1 材料
供试作物选用成熟周期短的结球白菜Chinese cabbage(BrassicacampestrisL.)，其生长周期为30～40 d。供试土壤为中国南方黄壤，取自当地水稻种植区，风干过2 mm筛备用，供试土壤的基本理化性质为pH 4.75，电导率EC 237 us/cm，水分含量13.31%，有机质2.56%，总氮2.23 g/kg，碱解氮0.53 g/kg，总磷564 mg/kg，有效磷62.09 mg/kg，总钾398.26 mg/kg，速效钾78.53mg/kg。结球白菜种子购于上海兴绿蔬菜种苗研究所，含氮量46.3%的大颗粒尿素购于山西天泽煤化工集团股份公司(工业级)，4thUI(C15H14N3O2SClCu)参照文献[1,14]方法合成，它是一种Schiff碱金属配合物型脲酶抑制剂。
1.2 方法
1.2.1 试验设计
将经水浸泡24 h后的结球白菜种子，以每孔3～4颗撒入若干上口为95 mm×78 mm×75 mm的方形育苗穴盘中，然后置于温度25 ℃、湿度85%的恒温培养箱中培养7 d。再选取12个上口直径155 mm、高125 mm的圆形种植花盆，每盆装土850 g，再取50 g土与相对应组的肥料混合均匀撒入盆中，然后挑选长势一致的幼苗，于2020年8月8日开始移栽，再以50 g土覆盖表层，试验在室外防雨棚里进行。
试验分成4种处理组，分别记为A组、B组、C组和D组，其中A组为无尿素空白对照组，B组、C组和D组为4thUI与尿素的3种不同配施方式处理组，4种处理组均重复3次，共12个批号，每种处理均用4株植株，各处理组的尿素施用量均为3.6 g/kg土，试验于2020年9月15日结束，试验期间的温度在30 ℃～15 ℃。
B组[11]是在施入尿素时分别混合性地加入尿素用量0、0.2%、1%、2%的4thUI；
C组[13]是在制备含脲酶抑制剂的双核缓释尿素的过程中掺入尿素用量0、0.2%、1%、2%的脲酶抑制剂；
D组[15]是先制备不含脲酶抑制剂的双核缓释尿素，然后在施入此缓释尿素的同时分别混合性地加入尿素用量0.2%、1%、2%的脲酶抑制剂，相应的试验批号参见表1。其中，双核缓释尿素的制备方法是参照文献[13]方法。同时为了消除其他营养元素的影响，根据需肥规律，按照1 kg土施0.2 g N，0.2 g P2O5，0.2 g K2O的配比，在12个处理组的背景中加入等量的氮磷钾做基肥，所用的肥料分别是硫酸铵、过磷酸钙、硫酸钾。
表1 组别与处理方法
1.2.2 结球白菜培植及其生理指标测定
测定倒数第6片叶中叶绿素含量在12、24和36 d等3个时间梯度内的变化，选择其含量最高的植株生长旺盛期取样，并参照文献[10]，利用直尺测第6片的叶长、叶宽和整株株高，采用SPAD-502手持式叶绿素仪测定其叶绿素含量，蒽酮比色法测定可溶性糖含量，H2SO4-H2O2消化-凯氏定氮法测定总氮含量，钼锑抗比色法(NY/T 2421—2013)测定总磷含量；
采用文献[16]中的ɑ-萘胺比色法测定根系活力。
1.2.3 数据处理
采用Microsoft Excel 2016软件进行数据处理，采用SPSS16.0软件对数据进行显著性分析、Origin8.0软件对数据进行绘图。
2.1 抑制剂掺入尿素的3种不同方式对结球白菜叶绿素含量的影响
叶绿素作为植物光合作用的反应场所，其含量间接地反映了叶菜类蔬菜的生长及品质指标，如表2所示，在3个观察时间点(12、24和36 d)的叶绿素含量中，各组内叶绿素值都于第24天达到最高值，4组试验中达到最高值的都为C组：CT9(12 d)、CT8(24 d)、CT9(36 d)。在抑制剂浓度相同的情况下，与BT2(仅施入尿素)相比，差异性显著(P<0.05)。3个观察时间点上分别增加22.7%、14.59%和9.69%。这说明24 d左右是植株生长的旺盛期，光合作用强；
C组掺入方式为4thUI的最佳掺入方式，且C组中不同的脲酶抑制剂浓度对叶绿素含量的影响不大。至于第36天时叶绿素明显下降的原因可能是结球白菜临近成熟，叶片生长基本停止。在每个组别内都是中低浓度用量的抑制剂有利于提升叶绿素含量，原因是较高用量的抑制剂会抑制植物对尿素的吸收，使得叶绿素含量降低。
表2 12个试验处理组对结球白菜叶片叶绿素含量的影响
2.2 抑制剂掺入尿素的3种不同方式对结球白菜生长指标的影响
从表3可以看出，在3种不同掺入方式下，与未添加抑制剂的BT2(仅施入尿素)相比，结球白菜的生长指标均有不同程度提高。在鲜重方面，3个组别(B、C、D)的结球白菜鲜重质量均呈上升趋势，其中B组(即BT2～BT5)中的BT4、C组(即CT6～CT9)中的CT7、D组(即DT10～DT12)中的DT10增重最明显，但以C组方式掺入增重显著(P<0.05)，与BT2相比，CT7、CT8、CT9处理分别提高80.49%、67.21%和76.81%，表明在C组方式掺入低浓度的脲酶抑制剂处理产量略高于高浓度脲酶抑制剂处理。在株高方面，B、C、D组中提高较多的分别为BT4、CT7和DT10，分别提高36.75%、48.41%和32.08%；
在叶长和叶宽方面，B、C、D组中增加最多的也是BT4、CT7和DT10，其中叶长分别增加34.0%、39.14%和30.06%，叶宽分别增加37.98%、49.25%和31.83%，其中CT7的各项生长指标显著高于其他试验组(P<0.05)。3种不同方式的处理效果较尿素均有所提高，其中，以C组方式掺入低中浓度的脲酶抑制剂对株高及叶长叶宽的增长效果最佳。
2.3 抑制剂掺入尿素的3种不同方式对结球白菜生理及部分品质指标的影响
2.3.1 对结球白菜总氮含量的影响
2.3.2 对结球白菜总磷含量的影响
2.3.3 对结球白菜可溶性糖含量的影响
可溶性糖是植物光合作用的产物，能为植物体内合成有机物提供碳骨架和能量来源，是评价蔬菜品质的营养指标之一[19]。由表3可知，3个组别(B、C、D)中结球白菜的可溶性糖含量都高于仅有尿素的BT2组，且均呈显著性差异(P<0.05)，其中CT8为最高，其对应增加率为166.96%，而B和D组中最高增长为BT5的114.29%和DT11的95.54%，说明使用1%脲酶抑制剂的C 组掺入方式对白菜光合作用有最佳的促进作用，可能原因是此浓度的脲酶抑制剂与双核缓释尿素的协同作用能调节改善土壤微生态环境，产生有益菌物质，从而提高结球白菜可溶性糖含量。C组中掺入不同浓度抑制剂的各细分组内所对应的可溶性糖含量基本相当，说明C组掺入方式下脲酶抑制剂用量不会显著影响可溶性糖的含量，考虑性价比，仍然选用0.2%脲酶抑制剂浓度为最佳抑制剂用量。
表3 12个试验处理组对结球白菜生长、生理及部分品质指标的影响
2.3.4 对结球白菜根系活力的影响
植物根的生长状况和活力大小直接影响着植物地上部分的营养吸收、生长发育以及作物的产量[19]。表3显示，各组内的根系活力不存在显著差异，且均高于空白对照组AT1和仅有尿素的BT2组，与BT2比较，CT8达到最高值增长率为26.49%；
B、D两组最高为BT3的16.32%和DT10的20.67%。说明C组掺入方式有利于增强根系活力，其中添加1%脲酶抑制剂的C组配施方式CT8对作物根系生长改善效果最佳，但相比C组其他细分组增加不明显，由于抑制剂对根系活力影响不大，综合考虑选择加入0.2%脲酶抑制剂为最佳用量。
与普通尿素(BT2)相比，以C组方式掺入中低浓度的第四类脲酶抑制剂型双核缓释尿素增产最高达80.49%(CT7)，总氮和总磷含量也有显著提升，最高分别提高61.36%、78.85%，明显优于其他2种抑制剂掺入方式；
同时抑制剂的掺入有利于提升叶绿素含量和植株根系活力，促进植株对氮、磷元素的吸收。另外表现出中低浓度促进，高浓度抑制现象。综合考虑，选择C组处理方式为最佳配施方式，尿素用量0.2%为最佳抑制剂用量。
